[发明专利]一种辐射防护用高填充PVA纤维、制备方法及应用

说明书

本发明属于核辐射防护技术领域，公开了一种辐射防护用高填充PVA纤维、制备方法及应用，辐射防护用高填充PVA纤维的制备方法包括：功能粒子表面修饰，纺丝原液制备，溶液纺丝。本发明通过表面修饰手段在核辐射防护功能粒子表面构建大量极性基团，使其与PVA分子链上的羟基产生较强相互作用，确保高填充功能粒子在PVA分散液中悬浮、溶液纺丝工艺稳定，最终获得一种辐射防护用高填充PVA纤维。本发明制备的高填充PVA纤维进一步加工成的辐射防护面料兼具优异核辐射防护和穿戴舒适性，本发明在涉核操作、核应急等领域具有较高的应用前景，并提供操作简便、工艺稳定、成本低廉地制备新方法。

技术领域

本发明属于核辐射防护技术领域，尤其涉及一种辐射防护用高填充PVA纤维、制备方法及应用。

背景技术

在核电站、国防及医疗等核辐射环境通常会同时存在多种射线，如α、β、γ-rays、X-rays、中子及质子等，能导致生物体细胞损伤、癌变甚至基因突变，需要对其进行有效防护与控制。中子和伽马射线各自特点不同，也是众多高能射线中最难防护、危害最大的两种射线，而目前的商用防护材料或产品要么防中子、要么防γ-rays。

其次，在核设施设备运行、设备检修及异常事件处理处置过程，尤其是在 40～50℃的工作环境透气透湿性较差，穿戴橡胶制品时人体分泌的汗液不能及时排出，导致制品穿戴舒适差，影响涉核人员的工作效率。

最后，根据辐射防护理论，辐射防护功能粒子高比例填充至高分子基体，能够提升柔性材料的辐射防护效果。但是，辐射防护功能粒子与高分子基体通常难以良好相容，尤其是高填充纤维，导致纺丝工艺不稳定以及降低柔性材料的强度与韧性，最终影响可穿戴辐射防护制品实际使用性能。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)现有可穿戴辐射防护制品辐射防护功能单一，难以满足辐射环境的辐射防护需求，需要开发出能够同时防护中子和γ-rays的材料及其可穿戴制品。

(2)现有橡胶制品几乎没有透气透湿功能，导致可穿戴辐射防护制品穿戴舒适性较低，影响涉核人员工作效率。

(3)现有加工技术条件下，高分子纤维的功能粒子填充量不高，导致高分子纤维及其面料辐射效果不佳，难以达到辐射防护要求。

解决以上问题及缺陷的难度为：首先，采用何种技术手段能够实现中子和γ射线共同防护；其次，采用何种技术手段能够改善可穿戴制品的透气透湿性；最后，采用何种技术手段能够实现功能粒子高填充高分子纤维，并确保纺丝工艺稳定，等等。以上三点是制备辐射防护安全和穿戴舒适的辐射防护制品的现有技术难点。

解决以上问题及缺陷的意义为：实现中子和γ射线共同防护能够拓展可穿戴制品在混合场中个人防护的应用；其次，开发辐射防护制品的透气透湿性可以确保辐射防护制品的穿戴舒适，提升涉核人员的工作效率；最后，实现高填充纤维纺丝工艺稳定有助于高填充高分子纤维成功制备，确保可穿戴制品的辐射防护安全性。随着核科学技术快速发展与应用，涉核活动更为频繁，迫切需求开发具备辐射防护安全和穿戴舒适的可穿戴辐射防护制品。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种辐射防护用高填充PVA纤、制备方法及应用。

本发明是这样实现的，一种辐射防护用高填充PVA纤维的制备方法包括以下步骤：

步骤一，功能粒子表面修饰：将核辐射防护功能粒子添加至含有表面改性剂的水溶液，并采用砂磨技术将核辐射防护功能粒子尺寸降低和表面改性；

步骤二，纺丝原液制备：添加PVA至悬浮液，加热搅拌，获得高填充纺丝原液；

步骤三，溶液纺丝：纺丝原液经过脱泡、喷丝、凝固成型、热拉伸、热定型获得高填充PVA纤维。